Разработка метода оценки пропускной способности многополосных кольцевых пересечений с приоритетом движения на кольце

Введение. В последние годы в Российской Федерации для кольцевых пересечений дорог общего пользования разработан целый ряд методических и нормативных документов. В частности, предложно оценивать качество организации дорожного движения на кольцевых пересечениях показателем «уровень обслуживания», измеряемым величиной средней задержки на входах на кольцевые пересечения. Распространение критерия «средняя задержка» на проектирование кольцевых пересечений требует разработки методики оценки пропускной способности полос движения на входах на многополосные кольца.

Цель исследования. Разработка метода оценки пропускной способности многополосных кольцевых пересечений.

Объект исследования. Процесс функционирования многополосных кольцевых пересечений.

Предмет исследования. Значения параметров, характеризующих взаимодействие транспортных потоков в конфликтных точках многополосных кольцевых пересечений. Теоретические основы исследования. Научно обоснованная адаптация модели оценки пропускной способности многополосных кольцевых пересечений, основанная на использовании конфликтных точек и функции принятия интервалов к условиям дорожного движения в городах Российской Федерации.

Методика исследования. Обрабатывалась видеосъемка многополосных кольцевых пересечений в городах Братск, Владивосток, Иркутск, Липецк, Находка, Оренбург, Петрозаводск, Псков. На каждой полосе кольцевой проезжей части фиксировались интервалы в потоке, измеряемые между передними бамперами транспортных средств. Отмечались принятые и отвергнутые интервалы, а также количество транспортных средств, использовавших принятые интервалы. Определение значений критических интервалов и интервалов следования из очереди выполнено с использованием метода Сиглоха, основанного на линейной регрессии.

Результаты. Обоснована модель оценки пропускной способности на входе на многополосное кольцевое пересечение. Установлены значения критических интервалов, интервалов следования из очереди каждой из полос входа на 2и 3-полосные кольцевые пересечения. Определены значения минимальных интервалов в потоках, движущихся на кольцевой проезжей части, также установлены зависимости влияния интенсивности движения на свободную долю транспортного потока.

1. Akçelik R. Lane-by-lane modelling of unequal lane use and flares at roundabouts and signalised intersections: the SIDRA solution // Traffic Engineering and Control. 1997. Vol. 38 (7/8). P. 388–399.

2. Косцов А. В. Современные кольцевые пересечения: зарубежный опыт / А. В. Косцов, А. Ю. Михайлов // монография. М.: А-проджект, 2018. 106 с.

3. Рассоха В. И. Обзор методов оценки пропускной способности кольцевых пересечений / В. И. Рассоха, Н. А. Никитин // Технико-технологические проблемы сервиса. 2020. № 3 (53). С. 31–37. EDN: OUSSHJ.

4. Каримов Н.М. Обоснование модели оценки пропускной способности городских трехполосных кольцевых пересечений / Н.М. Каримов, А.Ю. Михайлов // Мир транспорта и технологических машин 2022 4-2 (79). С. 68-74. EDN: ZDTPYY

5. Каримов Н. М. Критические интервалы и интервалы следования из очереди на двухполосных кольцевых пересечениях / Н.М. Каримов, А.Ю. Михайлов // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2023. № 4. С.44–57. https://doi.org/10.25198/2077-7175-2023-4-44.

6. Ahmad A., Regression model for entry capacity of a roundabout under mixed traffic conditionan Indian case study. / A. Ahmad, R. Rastogi // The International Journal of Transportation Research. 2017. Volume 9, Issue 5. P. 243-257. URL: DOI: 10.1080/19427867.2016.1203603.

7. Patnaik A. K., Krishna Y., Rao et al S. Development of Roundabout Entry Capacity Model Using INAGA Method for Heterogeneous Traffic Flow Conditions // Arab J Sci Eng. 2017. 42, P. 4181 – 4199. https://doi.org/10.1007/s13369-017-2677-x.

8. Ahmad A., Rastogi R. Calibrating HCM model for roundabout entry capacity under heterogeneous traffic // Mod. Transport. 2019. 27. P. 293–305. https://doi.org/10.1007/s40534-019-00194-7

9. Macioszek E. Roundabout Entry Capacity Calculation–A Case Study Based on Roundabouts in Tokyo, Japan, and Tokyo Surroundings // Sustainability. 2020. Vol. 12. Is. 4, 1533, https://doi.org/10.3390/su12041533

10. Al-Madani M. N. Capacity of large dual and triple lanes roundabouts during heavy demand conditions // Arabian Journal for Science and Engineering. vol. 38, no. 3. pp. 491–505, 2013.

11. Shaaban K., Hamad H. Critical Gap Comparison between One-, Two-, and Three-Lane Roundabouts in Qatar // Sustainability. 2020. 12(10). 4232. 14 p. DOI:10.3390/su12104232

12. Giuffrè O., Granà A., Tumminello M. Gapaccepteance parameters for roundabouts: a systematic review // European Transport Research Review. 2016. Vol. 8, 2. https://doi.org/10.1007/s12544-015-0190-4

13. Guo R., Liu L., Wang W. Review of Roundabout Capacity Based on Gap Acceptance // Journal of Advanced Transportation. Vol. 2019, Article ID 4971479, https://doi.org/10.1155/2019/4971479.

14. Kusuma А., Koutsopoulos H. N. Critical Gap Analysis of Dual Lane Roundabouts // Procedia Social and Behavioral Sciences. Vol. (2011) 16. pp. 709 – 717, https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.04.490.

15. Qu Z., Duan Y., Song X., Hu H., Liu H., Guan K. Capacity Prediction Model Based on Limited Priority Gap-Acceptance Theory at Multilane Roundabouts // Mathematical Problems in Engineering. Volume 2014, Article ID 490280 |, 11 pages https://doi.org/10.1155/2014/490280

16. Wu N., Brilon W. Total capacity of roundabouts analyzed by a conflict technique // Transportation Research Record. 2018. 2672 (15): 9-22. doi: 10.1177/0361198118788171.

17. Wu N., Brilon W. Roundabout Capacity Based on conflict Technique // Paper presented at the 5th International Roundabout Conference Green Bay, TRB Committee on Roundabouts (ANB75), Wisconsin, May 8–10, 2017. 25 р. URL: http://teachamerica.com/RAB17/RAB17papers/RAB175C_BrilonPaper.pdf (accessed: 17.01.2023).

18. Qu Z., Duan Y., Hu H., Song X. Capacity and delay estimation for roundabouts using conflict theory // The Scientific World Journal, vol.2014, ArticleID7 10938,12pages,2014. https://doi.org/10.1155/2014/710938

19. Cowan R. J. Useful headway models / R. J. Cowan // Transportation Research Volume 9, Issue 6, December 1975, Pages 371-375 https://doi.org/10.1016/0041-1647(75)90008-8

20. Luttinen R. T. Properties of Cowan’s M3 headway distribution // Transportation Research Record. vol. 1678. no. 1. pp. 189–196, 1999. https://doi.org/10.3141/1678

21. Akçelik R., Chung E. Calibration of the bunched exponential distribution of arrival headways // Road and Transport Research. (1994) 3 (1). pp. 42–59.

22. Tanyel S., Yayla N. A discussion on the parameters of Cowan M3 distribution for Turkey // Transportation Research Part A: Policy and Practice. 2003. vol. 37, issue 2: 129-143 https://doi.org/10.1016/S0965-8564(02)00009-5

23. Luis V., Аna B.S., Alvaro S., Joao S. Estimating The Parameters Of Cowan’s M3 Headway distribution For Roundabout Capacity Analyses // The Baltic Journal Of Road And Bridge Engineering. 2012; 7(4): 261–268.

24. Giuffrè O., Granà A., Marino S. Turboroundabouts vs Roundabouts Performance Level // Procedia Social and Behavioral Sciences. 2014; 53: 590 – 600 https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.09.909

25. Hagring O. A further generalization of Tanner’s formula // Transportation Research B: Methodological. 1998; vol. 32, no. 6: 423–429, 1998. https://doi.org/10.1016/S0191-2615(98)00010-1

26. Troutbeck R. Capacity of limited-priority merge // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 1999; vol. 1678, pp. 269–276. https://doi.org/10.3141/1678-32

27. Troutbeck R., Kako S. Limited priority merge at unsignalized intersections // Transportation Research A: Policy and Practice. 1999; vol. 33, no. 3-4: 291–304. DOI:10.1016/S0965-8564(98)00046-9

28. Vasconcelos L. P., Seco, Silva C. B. Comparison of Procedures to Estimate Critical Headways at Roundabouts // Promet – Traffic & Transportation. 2013; Vol. 25, No. 1: 43-53 https://doi.org/10.7307/ptt.v25i1.1246

29. Brilon W., Koenig R., Troutbeck R. Useful estimation procedures for critical gap // Transportation Research Part A: Policy and Practice. 1999. 33 (3–4): 161-186. doi: 10.1016/s0965-8564(98)00048-2.

30. Kang N., Nakamura H., Asano M. An empirical analysis on critical gap and follow-up time at roundabout considering geometry effect // Proc., 46th Infrastructure Planning Conference (2012). URL: http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00039/201211_no46/pdf/129.pdf. (Accessed: 03.02.2023).

31. Maslać D., Cvitanić D., Lovrić I. Estimation of Critical Headway at Small Urban Roundabout // Promet – Traffic & Transportation. 2020; Vol. 32. Is. 1: 103– 117, https://doi.org/10.7307/ptt.v32i1.3155.

32. Vikram D., Agarwal S. Methodology to Estimate Parameters of Critical Gap Distribution // Transportation Science. Research Procedia. 2020; Vol. 48: 665–672, https://doi.org/10.1016/j.trpro.2020.08.067.

33. Barchański A., Żochowska R. Estimation of critical gaps and follow-up times at median uncontrolled t-intersection // Archives of Transport. 2021; Vol. 60, (2021) Is. 4:105–123, https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.6030

34. Faye F. R. Estimation of Critical Gap Using Maximum Likelihood Method at Unsignalized Intersection: A Case Study in Adama City, Ethiopia // International Journal of Transportation Engineering and Technology. 2021; Vol. 7. Is. 2: 48–59, https://doi.org/10.11648/j.ijtet.20210702.12.

35. Radović D. Critical headway at unsignalized intersections literature review / D. Radović, V. Bogdanović, B. Marić // International Journal for Traffic and Transport Engineering. 2022; Vol. 12(1): 61–77, https://dx.doi.org/10.7708/ijtte2022.12(1).05.

36. Siegloch W. Die Leistungsermittlung an Knotenpunkten ohne Lichtsignalsteuerung; Bundesminister für Verkehr: Strassenbau, Germany, 1973; pp. 1–173.

37. Al-Kaisy A., Hall F. L., Reisman E. S. Developing passenger car equivalents for heavy vehicles on freeways during queue discharge flow // Transport. Res. Part A 36. 2002: 725–742. https://doi.org/10.1016/S0965-8564(01)00032-5

38. Akçelik R. Gap acceptance modelling by traffic signal analogy // Traffic Engineering and Control. 1994; 35 (9): 498-506.